Force et masse.

[invitebeb55539]

Salut.

La question est assez ridicule mais tant pis. Ne connaissant que les lois basiques du mouvement (vitesse et accélération), comment obtient t-on les concepts de force et de masse ?

Merci, bonne soirée.
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[invite6f044255]

C'est une excellente question!!
En fait, si tu prends les 3 lois de Newton, la deuxième te définit la notion de force: elle est définie comme étant la cause de la variation de l'accélération.
La masse est alors le coefficient de proportionnalité entre ces 2 vecteurs.

PS: Attention, c'est très subtil et demande un examen très soigné des 3 lois de Newton...

[invitebeb55539]

J'imagine que tu voulais dire variation de vitesse, puisque dans cette loi l'accélération est constante.

Il fait l'hypothèse d'un concept qui serait la cause de l'accélération. D'après ses observations celui-ci serait une grandeur orientée.
Comment fait il pour quantifier ce concept qu'il vient de créer pour se rendre compte que celui ci est proportionnel à l'accélération.

[invite6f044255]

J'imagine que tu voulais dire variation de vitesse, puisque dans cette loi l'accélération est constante.

En effet, my mistake.

Il fait l'hypothèse d'un concept qui serait la cause de l'accélération. D'après ses observations celui-ci serait une grandeur orientée.
Comment fait il pour quantifier ce concept qu'il vient de créer pour se rendre compte que celui ci est proportionnel à l'accélération.

Justement, il définit la force comme proportionnelle à l'accélération. Si je me souviens bien, il a introduit le terme de proportionnalité (la masse) pour que le principe d'action-réaction (3e loi) soit cohérente (c'est là que ça devient assez subtil).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebeb55539]

Pour écrire l'égalité vectorielle du principe d'action-réaction il n'a pas besoin d'introduire le concept de masse.

Cela n'explique pas une éventuelle proportionnalité entre accélération et force.

Il se serait rendu compte que ce qui fait tomber les objets, la force de gravitation, et la force de contact sont de même nature ?

Merci pour les réponses.

[invite6f044255]

Le principe d'action-réaction s'étend au-delà des contacts.
Puisque la Terre attire la Lune, la Lune doit en contrepartie attirer la Terre. La force exercée par la Lune sur la Terre est la même que celle de la Terre sur la Lune. Comment expliquer alors que la Terre a une faible accélération tandis que la Lune en a une grande si on introduit pas un terme de masse?

Un terme de proportionnalité différent pour chaque objet devient nécéssaire.

PS: c'est là qu'on se rend compte des inter-implications des lois de Newton.

Remarque: c'est également cette 3e loi qui fait qu'il existe un référentiel privilégié chez Newton: celui où toutes les forces ont leur force de réaction.

[invitebeb55539]

Alors qu'il n'a pas encore défini la masse, comment peut il savoir que la force de réaction est égale à la force d'action ?

[invite40f82214]

Le principe d'action-réaction s'étend au-delà des contacts.
Puisque la Terre attire la Lune, la Lune doit en contrepartie attirer la Terre. La force exercée par la Lune sur la Terre est la même que celle de la Terre sur la Lune. Comment expliquer alors que la Terre a une faible accélération tandis que la Lune en a une grande si on introduit pas un terme de masse?

Un terme de proportionnalité différent pour chaque objet devient nécéssaire.

PS: c'est là qu'on se rend compte des inter-implications des lois de Newton.

Remarque: c'est également cette 3e loi qui fait qu'il existe un référentiel privilégié chez Newton: celui où toutes les forces ont leur force de réaction.

comment se fait il que la lune est la meme force d'attraction que la terre??
je comprend pas la force d'attraction ne depend pas de la densité des objet??

[invite6f044255]

Alors qu'il n'a pas encore défini la masse, comment peut il savoir que la force de réaction est égale à la force d'action ?

Le fait que la force d'action est égale à la force de réaction est justement une des lois de Newton, il n'a pas à la démontrer, il la prend comme une loi fondamentale.

[QUOTE=miketyson42]comment se fait il que la lune est la meme force d'attraction que la terre??
je comprend pas la force d'attraction ne depend pas de la densité des objet??[/QUOTE=miketyson42]

La force exercée par la Terre sur la Lune est:
F1=m(Lune)*champ gravitationnel de la Terre (soit m(Terre)/dist(Terre-Lune)^2)
et la force exercée par la Lune sur la Terre est:
F2=m(Terre)*champ gravitationnel de la Lune (soit m(Lune)/dist(Terre-Lune)^2)

Ces deux forces sont donc égales.

[invitebeb55539]

Donc les lois de Newton sont en faite des postulats liés entre eux, un peu comme les postulats de la mécanique quantique, dont la valeur réside dans la très grande précision obtenue avec l'expérimentation.

Encore merci.

[invitefa5fd80c]

Alors qu'il n'a pas encore défini la masse, comment peut il savoir que la force de réaction est égale à la force d'action ?

Je ne sais pas si ce qui a amené Newton à poser sa troisième loi (action-réaction) est rapporté en quelque part, mais on peut spéculer sur le type de raisonnement qu'il a pu tenir.

Il est possible qu'il ait raisonné par symétrie. Ainsi si on prend deux corps identiques A et B, à partir du moment où l'on dit que A exerce une force attractive sur B, alors par symétrie on doit considérer que B exerce aussi une force attractive sur A de même intensité et de direction inverse, c'est-à-dire . Donc, dans le cas de deux corps identiques, c'est une nécessité originant de la symétrie de la situation.

Maintenant pour deux corps non identiques C et D, on peut imaginer le raisonnement intuitif suivant.

Posons d'abord que la force totale sur un objet est la somme des forces individuelles exercée sur l'objet: appelons çà le principe de superposition des forces.

Reprenons le cas des corps identiques A et B plus haut. Appelons U ce corps dont A et B sont des répliques et supposons que l'on choisisse U "très petit".

Utilisant U comme élément constitutif, on peut construire un corps de grandeur arbitraire constitués de N unités U. Prenons deux tels corps C et D construits respectivement de N et M unités U, avec N différent de M de telle sorte que l'on a deux corps différents.

Par ci-haut dans le cas de deux corps identiques, chaque unité U de C exerce une force sur chaque unité U de D et chaque unité U de D exerce une force sur chaque unité U de C.

Par le principe de superposition des forces, chaque unité U de C exerce donc une force totale sur D. Toujours par le principe de superposition des forces, étant donné que C contient N unités U, la force totale exercée par C sur D est .
Appliquant le même raisonnement en sens inverse, on obtient pour la force totale exercée par D sur C et donc .

Évidemment ce raisonnement ne fonctionne que pour des corps différents en "grosseur" mais de composition identique.

On pourrait probablement raffiner le raisonnement.

Amicalement

[invite0cbab8b4]

Le fait que la force d'action est égale à la force de réaction est justement une des lois de Newton, il n'a pas à la démontrer, il la prend comme une loi fondamentale.

Bonjour!
Attention!! Si l'on ne demontre pas une hypothèse ou une idée aussi géniale soit elle, elles n'ont aucune valeur "scientifique" autre que celle d'une simple spéculation, il me semble!
Je crois que si Newton a établi une loi de la physique c'est certainement parce qu'il en a fait la démonstration autrement à ce jour ces propositions seraient annulées par les scientifiques qui ont repris ces arguments par la suite!
J'espère que ceux qui savent plus interviendront avec plus d'arguments que moi!

La force exercée par la Terre sur la Lune est:
F1=m(Lune)*champ gravitationnel de la Terre (soit m(Terre)/dist(Terre-Lune)^2)
et la force exercée par la Lune sur la Terre est:
F2=m(Terre)*champ gravitationnel de la Lune (soit m(Lune)/dist(Terre-Lune)^2)

Ces deux forces sont donc égales.

L'équation avec laquelle vous preconisez pour calculer le champs gravitationels pour la Lune et pour la Terre; est elle exacte?
Peut-on, pour son calcul, se passer de la masse du corps opposant si c'est justement grâce à lui que l'on peut "supposer" ou "constater" qu'il y existe une interaction entre les deux corps?
Voulez-vous me l'expliquer un peu mieux s'il vous plaît!
Merci!

[invite6f044255]

Attention!! Si l'on ne demontre pas une hypothèse ou une idée aussi géniale soit elle, elles n'ont aucune valeur "scientifique" autre que celle d'une simple spéculation, il me semble!

Ah non, je ne suis pas d'accord avec ça. Tu es obligé de partir d'axiomes pour construire une théorie. Bien sûr, on peut remettre en question la validité de ces axiomes...mais tu pourras toujours le faire pour n'importe quelle théorie. Le seul critère de critique des axiomes est la vérification expérimentale des prédictions de la théorie.
Déterminer les axiomes est une tâche qui se base sur des considérations expérimentales (en général). C'est de l'épistémologie!!

L'équation avec laquelle vous preconisez pour calculer le champs gravitationels pour la Lune et pour la Terre; est elle exacte?
Peut-on, pour son calcul, se passer de la masse du corps opposant si c'est justement grâce à lui que l'on peut "supposer" ou "constater" qu'il y existe une interaction entre les deux corps?
Voulez-vous me l'expliquer un peu mieux s'il vous plaît!
Merci!

Question très juste!! A brûle-pourpoint je ne sais pas répondre, mais je vais y réfléchir.

[Gilgamesh]

L'équation avec laquelle vous preconisez pour calculer le champs gravitationels pour la Lune et pour la Terre; est elle exacte?
Peut-on, pour son calcul, se passer de la masse du corps opposant si c'est justement grâce à lui que l'on peut "supposer" ou "constater" qu'il y existe une interaction entre les deux corps?

Pour cela il faut d'abord mesurer G, la cte de gravitation (et poser que c'est une constante). On utilise pour cela des pendules de torsion. On expose une masse test suspendue à un fil à la masse d'une autre fixée à un support et on mesure, via l'angle de torsion du fil quelle est la proportionnalité entre la force, la masse et la distance. Puis on reporte G dans l'équation pour calculer la masse de la Terre, puis celle de la Lune par observation de son mouvement orbital.

a+

[invitebeb55539]

Salut.

On peut montrer les lois de Newton en utilisant un ressort pour quantifier la force.

Si on accroche un objet A au bout de ressort, on voit que le ressort se détend deux fois moins que quand on accroche deux objets A. Mettons que la caractéristique qui fait que l'objet tendra plus ou moins le ressort est , avec constante de proportionnalité. La quantification de peut se faire en centimètre de détente du ressort.

On peut montrer l'additivité du concept "" en regardant la détente du ressort lorsqu'on accroche un objet D, puis un objet R, puis en regardant la détente de R+D.
On voit que

[invitebeb55539]

"" est constant pour un objet donné.

Il faudrait maintenant une expérience montrant que pour un objet A, la détente du ressort est proportionnelle à l'accélération. Avec les moyens qu'avait Newton, je ne vois pas.

[invitebeb55539]

Je me rends compte que mon raisonnement message #15 présuppose des caractéristiques au ressort que je ne peux pas montrer, comme le fait que la détente du ressort est proportionnelle à la force, en gros je tourne en rond.

[invite0cbab8b4]

Pour cela il faut d'abord mesurer G, la cte de gravitation (et poser que c'est une constante). On utilise pour cela des pendules de torsion. On expose une masse test suspendue à un fil à la masse d'une autre fixée à un support et on mesure, via l'angle de torsion du fil quelle est la proportionnalité entre la force, la masse et la distance. Puis on reporte G dans l'équation pour calculer la masse de la Terre, puis celle de la Lune par observation de son mouvement orbital.

a+

Bonjour Gilgamesh!

Je suis navré de te dire que la manière dont tu proposes de calculer G, contient bien trop de "suppositions" et que le fait de la calculer de la manière dont elle fut calculé (ce que tu décrit!) me semble peu satisfaisante
dans le sens où il y a bien trop de elements qu'introduisent une marge d'erreur comme par exemple le fait de distinguer ou differencier —pour le cas dont tu parles— une force et une masse puisque la masse contient déjà la force g en soi il me semble.

Et quant à la masse de la terre il serait impossible de la calculer si ce n'est ne prenant comme base de calcul son rapport avec une masse aussi conséquente que la sienne tel le Soleil
qui par ailleurs est en quelque sorte le "maître" gravitationnel du système où se trouve notre planète et auquel elle se trouve subordonné… Là aussi c'est mon humble avis!
Alors je ne comprends toujours pas!
Pourrais-tu me l'expliquer autrement?
Merci!

[invite0cbab8b4]

Bonjour DaoLoNg WoNg (c'est dur!!)

"" est constant pour un objet donné.

Cela veut dire quoi au fait???

Il faudrait maintenant une expérience montrant que pour un objet A, la détente du ressort est proportionnelle à l'accélération. Avec les moyens qu'avait Newton, je ne vois pas.

Je suis tout à fait d'accord! Il était génial ce Newton, n'est-ce pas!?
Mais bon son époque étant révolue, il est peut-être aussi temps de se pencher en détail sur tous ses concepts… au moins ceux que nous portons comme
Je crois!

[invitebeb55539]

Salut.

est la caractéristique de l'objet qui fait que celui-ci tend plus ou moins le ressort, à accélération constante. Les expériences laissent supposer que est invariant.

Il doit bien y avoir une référence qui explique comment retrouver les lois de Newton avec quelques expériences et en faisant le moins d'hypothèses .

Bonne soirée.

[invite0cbab8b4]

Bonjour!

est la caractéristique de l'objet qui fait que celui-ci tend plus ou moins le ressort,

Donc elle est identique au poids du corps!?

à accélération constante. Les expériences laissent supposer que est invariant.

Là je ne suis pas encore convaincu bien que je m'efforce à le comprendre.
Si les masses graves étaient invariables nous aurions tous le même poids, non????
Et comme le poids d'un corps est déjà un donnée complexe puisqu'il contient les valeurs résultantes de la force de gravitation et de inertie et toutes les autres forces qui pourraient incider…
En plus d'exprimer aussi l'accèleration que cette force produit —en permanence— sur le corps en rapport à son poids…
Je t'avoue ne rien comprendre vraiement puisque selon Newton l'accèleration des corps du fait de la gravitation est "independante" de la masse du corps…
Et pourtant chacun de nous possède un poids distinct à ce que je vois????

Il doit bien y avoir une référence qui explique comment retrouver les lois de Newton avec quelques expériences et en faisant le moins d'hypothèses .

Je me demande quelle serait le résultat si l'on calculait le poids d'un corps avec leurs chute sur une balance très pointue, par exemple; qu'en penses-tu???

[invité576543]

Je t'avoue ne rien comprendre vraiement puisque selon Newton l'accèleration des corps du fait de la gravitation est "independante" de la masse du corps…

Bonjour,

Dans le cas du ressort, l'accélération à l'équilibre est nulle, par définition de l'équilibre (et parce qu'on se met dans le référentiel qui va bien).

C'est analysé comme l'annulation l'une par l'autre de deux accélérations "virtuelles", celle de la gravitation qui est effectivement indépendante de la masse du corps, et celle due à l'élasticité du ressort qui elle dépend de la masse du corps. Comme la force (et non l'accélération) due à l'élasticité du ressort est liée à l'extension du ressort, on obtient une extension proportionnelle à la masse (en fait au produit de la masse par l'accélération de la gravitation, une valeur qui dépend du lieu).

Ca, c'est le modèle. Pour voir d'où cela vient, il faut procéder dans l'autre sens, à partir de l'expérimentation. Si on met un objet pendu sous un ressort à la surface de la Terre, on constate une extension du ressort. Si on met deux objets identiques pendus sous le même ressort au même endroit, on constate un doublement de la longueur d'extension (du moins tant que l'on reste dans des conditions raisonnables). On en arrive à postuler une grandeur extensive (additive) que l'on appelle "masse".

Si on fait l'expérience ailleurs, on constate une extension différente pour le même objet, mais l'additivité des objets reste vérifiée. Cela amène un modèle où la grandeur extensive (la masse) est une propriété de l'objet, alors que l'extension du ressort (le poids) est une propriété qui combine la masse et quelque chose de local. Ce quelque chose de local, eppelons le g, peut alors être l'objet de mesures relatives entre différents endroits. Quelques expériences amènent au modèle que la combinaison donnant l'extension du ressort est une multiplication de l'un (la masse) par l'autre (le facteur local).

Toujours expérimentalement, on peut mesurer une accélération de chute identique pour tous les objets en un même endroit. Et on constate une corrélation totale entre cette accélération et g, le facteur local constaté avec le ressort. C'est à dire que si en deux lieux donnés la différences des g est 20%, on trouve que la différence des accélérations de chute libre est aussi 20%. Et toute paire de lieux donne le même rapport pour les deux mesures.

D'où le modèle qui consiste à dire que l'extension du ressort, appelé "poids" est le produit de la masse par un facteur local, qui est assimilé à l'accélération de chute libre. Plus généralement, on appelera "force" le produit d'une accélération par une masse, le poids étant alors une force particulière, associée (entre autres (1)) à la gravitation.

A partir de là, on peut faire plein de prédictions avec ce modèle. Comme les prédictions marchent, on garde le modèle(2).

Cordialement,


(1) Le poids combine toutes les "forces inertielles" la gravitation mais aussi l'entraînement centrifuge. Ce qui amène une pesanteur quasi-nulle, et donc un poids quasi-nul, en orbite, alors que la gravitation n'est pas nulle. Aucune contradiction avec la masse, puisque le poids est le produit de la masse par une accélération dépendant du lieu et du repère: dans l'ISS et dans le repère lié à l'ISS cette accélération est nulle.

(2) Et en fait on trouve des cas où ça ne marche pas exactement ce qui amène à compliquer le modèle, en particulier en présence d'air (--> modèle ajoutant les frottements) ou aux très grandes vitesses (--> relativité restreinte), ...)

[invite0cbab8b4]

Bonjour à tous!
Salut mmy!

Merci pour l'explication à propos de la manière dont masse et poids son définis!

Est-ce que dans ces définitions, plus particulièrement celle de la masse ("grandeur extensive additive") il est pris en compte la nature particulière des corps??
C'est-à-dire, la nature moleculaire ou atomique à priori —pour moi— distincte pour un corps de 1kg et un autre de moindre poids, par exemple??
Ou dans ce cas il est nécesaire de changer de "physique"???
Merci bien!

[invité576543]

Est-ce que dans ces définitions, plus particulièrement celle de la masse ("grandeur extensive additive") il est pris en compte la nature particulière des corps??
C'est-à-dire, la nature moleculaire ou atomique à priori —pour moi— distincte pour un corps de 1kg et un autre de moindre poids, par exemple??

Non, l'approche empirique décrite amène juste à une méthode qui attribue une masse à n'importe quel objet, en tant que tel. Quand je dit additif, ça veut juste dire que si je casse un objet en deux la somme de la masse des morceaux est égale à la somme de l'objet d'origine. Ca ne sous-tend strictement aucune hypothèse sur leur composition.

Cordialement,

[Eurole]

"" est constant pour un objet donné.

Il faudrait maintenant une expérience montrant que pour un objet A, la détente du ressort est proportionnelle à l'accélération. Avec les moyens qu'avait Newton, je ne vois pas.

Bonjour Tous.

Bien que me sentant dépassé par la notion de gravitation, je trouve beaucoup d'intérêt dans cette discussion - intérêts plutôt, pas seulement scientifique.

DaoLoNg WoNg, supposons que le "ressort" soit un pèse-lettre.

Si je dépose délicatement sur le plateau une pièce d'un euro, il va s'abaisser à une vitesse constante (?) jusqu'à un marque X du pèse-lettre.

Si je fais tomber la pièce de 10 centimètres de hauteur, le plateau va réagir par un mouvement parabolique avant de se stabiliser à X.

Si je fais tomber la pièce de 20 centimètres de hauteur ...

Si je fais tomber la pièce de 30 centimètres de hauteur ...


.

[invitebeb55539]

Salut.

Si les masses graves étaient invariables nous aurions tous le même poids, non????

Je l'avais dit plus haut mais je ne l'ai pas repris, c'était pour un objet donné.

Je me demande quelle serait le résultat si l'on calculait le poids d'un corps avec leurs chute sur une balance très pointue, par exemple; qu'en penses-tu???

La précision ne changera pas la manière dont évoluent les variables l'une par rapport à l'autre.

DaoLoNg WoNg, supposons que le "ressort" soit un pèse-lettre.

Si je dépose délicatement sur le plateau une pièce d'un euro, il va s'abaisser à une vitesse constante (?) jusqu'à un marque X du pèse-lettre.

Si je fais tomber la pièce de 10 centimètres de hauteur, le plateau va réagir par un mouvement parabolique avant de se stabiliser à X.

Si je fais tomber la pièce de 20 centimètres de hauteur ...

Si je fais tomber la pièce de 30 centimètres de hauteur ...


.

Sur de si petites distances l'accélération est quasi constante. Que l'on lache l'objet de 5m ou de 10cm de haut, le résultat sera le même au final, la différence c'est que dans le premier cas le ressort va osciller plus longtemps avant de se stabiliser.

Merci.

[Eurole]

.....................
Que l'on lache l'objet de 5m ou de 10cm de haut, le résultat sera le même au final, la différence c'est que dans le premier cas le ressort va osciller plus longtemps avant de se stabiliser.
............

Donc le résultat final n'est pas le même.

Cette oscillation plus ou moins importante est un autre aspect du même phénomène: toute action entraîne une réaction.

Je ne sais pas comment Newton l'a formulée.
On retrouve cette même formule en dehors de la Physique dans le domaine de la Philosophie (je pense à la loi du Karma Hindou, de la Nemesis grecque ...)

Paisible Noël à Tous.


.

[invitebeb55539]

Une fois que le système est stabilisé, on fait la mesure et le résultat est bien le même.

[Eurole]

Une fois que le système est stabilisé, on fait la mesure et le résultat est bien le même.

Oui, dans le même contexte.
Pour des astronautes, ce pourrait être différent.
Peut- on faire abstraction du temps, du mouvement ?
Ne sommes-nous pas tous des "astronautes" ?

En posant cette question je me demande ce qu'est l'énergie ...


.

[invite0cbab8b4]

Bonjour à tous!

Un merci très particulier à mmy pour son explication si exhaustive que je ne cesse de consulter et de reflechir, à rpopos de l'origine du poids et de la masse, de la force et de l'accèleration gravitationnelles, etc… Merci!!!
Je profite que le sujet recoupe un peu la discussion que j'avais ouverte à propos de la chute ailleurs, car il m'est trop difficile d'intégrer tous ces definitions d'un seul coup…
Alors je voulais revenir sur les propos de Eurole dont l'avant dernier reprenait le fait d'une possible distinction entre les valuer mesurés dans un ressort pris seulement -habituellement— comme l'extension finale du ressort lors qu'il se fixe et ne bouge plus ce qui signifie que le poids serait la "valeur de pésanteur résultante" associé à une corps donné après que les rapports de forces d'attraction et de repulsion associés à g et les forces de extension et de retactation du ressort (que sont "independantes" mais permettent d'exprimer une equivalence tout de même)… poids égale à resultante equilibré de tous ces rapports ou forces là!?
Ce qui doit — si j'ai bien compris l'explication de mmy— donner le même rapport dans une balance quelque soit son système , pour un poids au repos ou pour un en chute libre…
Et tout cela dans un point donné dans la même direction où agissent les forces newtoniennes de la gravitation (attraction et repulsion) j'imagine???
Ainsi je suis d'accord avec Eurole en ce que

Pour des astronautes, ce pourrait être différent.
…
Ne sommes-nous pas tous des "astronautes" ?

Peut être que nous sommes toujours en état d'accèleration à cause du g pésanteur atraction mais au même temps en état décceleration -g apésanteur ????
Et que la valeur de g est en elle même plutôt une résultante des oppositions des "deux g" dans un lieu R par rapport au "centre" de la source de gravitation???
Et de ce fait la "zone satellitaire" par rapports à g terrestre serait la zone dans laquelle g pésanteur et g apésantuer ont un rapport véritablement 1 et que sur terre c'est la valeur pésanteur qui prédomine???

Ps: Merci d'être indulgents!!!!